Diseño y Análisis de Estabilidad de un Control Automático de Potencia Digital Basado en un Controlador PI para Controladores de Láser
Autores: Pedreros, Jose; Becerra, Alex; Rojas, Javier; Pavez, Cristian; Diaz, Marcos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño y Análisis de Estabilidad de un Control Automático de Potencia Digital Basado en un Controlador PI para Controladores de Láser
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Diodos láser
Estabilidad de potencia
Control automático de potencia
Controlador láser de retroalimentación
Controlador proporcional-integral
Modelo en estado estable
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Los diodos láser se utilizan ampliamente en investigaciones y aplicaciones industriales en áreas como mediciones, comunicaciones y salud. En la mayoría de estas aplicaciones, se requiere estabilidad en la potencia de luz emitida. Esto se puede lograr modificando los parámetros internos, como el suministro de corriente, mediante el uso de un control automático de potencia analógico (APC). Esta investigación presenta el diseño y análisis de un controlador láser de retroalimentación (sistema APC digital) basado en un controlador proporcional-integral (PI). El diseño teórico del controlador que actúa sobre la corriente de suministro en un láser se obtuvo resolviendo algebraicamente las ecuaciones generales de un controlador PI sobre un láser descrito como un sistema en estado estacionario. El modelo en estado estacionario requerido se puede determinar a partir de la curva de corriente-luz obtenida ya sea de la hoja de datos del láser o experimentalmente. Un análisis numérico posterior muestra que la ganancia proporcional del controlador PI está limitada numéricamente solo por el recíproco de la eficiencia de pendiente del láser cuando el tiempo característico del sistema es mayor que el período de muestreo. Finalmente, el modelo APC se probó en un entorno experimental utilizando un diodo láser ADL-65052TL a varias temperaturas. Los resultados muestran que las relaciones propuestas para la ganancia proporcional y el tiempo integral son válidas, logrando la estabilidad de potencia deseada con una deriva de menos de.
Descripción
Los diodos láser se utilizan ampliamente en investigaciones y aplicaciones industriales en áreas como mediciones, comunicaciones y salud. En la mayoría de estas aplicaciones, se requiere estabilidad en la potencia de luz emitida. Esto se puede lograr modificando los parámetros internos, como el suministro de corriente, mediante el uso de un control automático de potencia analógico (APC). Esta investigación presenta el diseño y análisis de un controlador láser de retroalimentación (sistema APC digital) basado en un controlador proporcional-integral (PI). El diseño teórico del controlador que actúa sobre la corriente de suministro en un láser se obtuvo resolviendo algebraicamente las ecuaciones generales de un controlador PI sobre un láser descrito como un sistema en estado estacionario. El modelo en estado estacionario requerido se puede determinar a partir de la curva de corriente-luz obtenida ya sea de la hoja de datos del láser o experimentalmente. Un análisis numérico posterior muestra que la ganancia proporcional del controlador PI está limitada numéricamente solo por el recíproco de la eficiencia de pendiente del láser cuando el tiempo característico del sistema es mayor que el período de muestreo. Finalmente, el modelo APC se probó en un entorno experimental utilizando un diodo láser ADL-65052TL a varias temperaturas. Los resultados muestran que las relaciones propuestas para la ganancia proporcional y el tiempo integral son válidas, logrando la estabilidad de potencia deseada con una deriva de menos de.